Como usar o fotoacoplador para illar as altas tensións para mellorar a seguridade das baterías de iones de litio dos vehículos eléctricos

Author: Iflowpower - Fornitur Portable Power Station

Na actualidade, no uso de vehículos totalmente eléctricos ou híbridos, a xestión dos paquetes de baterías de iones de litio de alta tensión enfróntase a moitos retos, ademais de non supervisar e os ciclos de carga e descarga, en función de consideracións de seguridade, é necesario illar os paquetes de baterías para que non proporcionen centos de voltaxes. Este artigo trata especialmente sobre as necesidades de vixilancia da batería de iones de litio e analiza os compoñentes arquitectónicos e cero utilizados polos sistemas de monitorización da batería, os sistemas de comunicación dixital e as interfaces de illamento. No sistema de xestión, a tarxeta de seguimento da batería usa dous subsistemas clave para supervisar de forma fiable o estado da batería e proporcionar resultados dixitais ao sistema de control principal operado polo sistema de control, a fin de separar estes subsistemas, en circuítos e placas de indución de batería de alta tensión. O dispositivo de comunicación usa unha interface de sinal de illamento óptico para garantir que a alta tensión non afecte o subsistema dixital.

As características da batería de ión-litio non coinciden co complexo sistema electrónico dos vehículos eléctricos en requisitos de rendemento, seguridade e fiabilidade, e neste punto directamente das características da batería de ión-litio, o material de litio descárgase, o material de litio adoita ionizarse no ánodo de grafito, entón estes. Os ións de litio son traídos de volta polo cátodo a través do separador. O rendemento e a fiabilidade deste programa de reaccións químicas están controlados pola temperatura e a tensión da unidade de batería. A unha temperatura máis baixa, a reacción química é lenta, polo que a tensión da unidade da batería é baixa e a velocidade de reacción aumenta ata o litio a medida que aumenta a temperatura, a velocidade de reacción aumenta ata o litio A unidade iónica comeza a fallar cando a temperatura supera 100°Cando C, o electrólito comeza a analizar, a liberación de gas que pode causar a presión das celas da batería no deseño, a alta temperatura, a unidade de batería de ión de litio pode liberar osíxeno debido á análise de óxidos ante o descontrol térmico, aumento da temperatura máis acelerado.

Polo tanto, as mellores condicións de funcionamento para manter a batería de iones de litio son un requisito fundamental do sistema de xestión da batería. O reto crítico ao deseñar sistemas de control e xestión é garantir a adquisición e descomposición de datos fiables para controlar o estado das baterías de ión-litio no coche. E este é o problema característico da propia batería de iones de litio.

No vehículo eléctrico ChevyVolt, o paquete de baterías contén 288 baterías de iones de litio en forma de prisma, divididas en 96 paquetes de baterías, e proporciona tensións do sistema de 386,6 V CC, que forman catro baterías principais xunto con sensores de temperatura e unidades de refrixeración. Módulo, a liña de detección de tensión conectada a cada grupo de batería está conectada a cada módulo de batería, e o terminal resólvese e conéctase ao módulo de interface de batería por riba de cada módulo de batería a través do conector combinado de feixe de detección de tensión, 4 usando cor.

O módulo de interface de batería indicado funciona en diferentes posicións do paquete de baterías, corresponde respectivamente ao rango de baixa tensión de neutralización de alta tensión de 4 módulos de compensación de tensión de CC. Os datos proporcionados polo módulo de interface da batería enviaranse ao módulo de control de enerxía da batería e, a continuación, forneceranse a situación de fallo, o estado e a información de diagnóstico a un módulo de control híbrido como controlador primario de diagnóstico do vehículo. A descomposición do rendemento da batería da placa de circuíto multicapa comeza no módulo de control da interface da batería usado nos vehículos eléctricos ChevyVolt; consulte a FIG.

1, afrontando especificamente unha alta integridade do sinal, usando unha placa de circuíto de deseño de catro capas usando unha tecnoloxía de deseño de traza, illamento A combinación de técnicas e planos de terra para axudar a garantir que a integridade do sinal nun ambiente desafiante, onde a capa superior contén a maioría dos compoñentes cero, incluíndo illantes ópticos, planos de terra e trazos de sinal con múltiples orificios pasantes. o plano de terra distribúense por debaixo da zona de alta tensión da placa de circuíto, e a terceira capa contén a liña de sinal debaixo destas áreas, o outro lado da placa de circuíto impreso, é dicir, a cuarta capa é como un plano de terra e trazo de sinal e contén algúns compoñentes cero adicionais. Figura 1: cada unha das catro placas de circuíto do módulo de control de interface de batería do vehículo eléctrico ChevyVolt contén unha pluralidade de circuítos de indución e circuítos de comunicación CAN, e illa os bordos do fotoacoplador do subsistema de comunicación. Illamento do sinal No uso de vehículos eléctricos, a comunicación e o control son unha limitación do vehículo, como ChevyVolt, usando o illamento de redes múltiples e protexendo o subsistema independente, usando un algoritmo complexo para xestionar grupos independentes de baterías de iones de litio e supervisar o módulo de control de interface de batería especial. Sinal, mentres que a seguridade do sistema e a fiabilidade tamén libera o illamento de seguridade da rede de bus CAN e do circuíto de detección de alta tensión, aínda que o illamento pódese implementar mediante unha variedade de métodos e cero compoñentes, pero o ambiente esixente e as múltiples normas de seguridade requiren que o acoplador optoelectrónico sexa o uso preferido deste tipo.

Método. O fotoacoplador ofrece capacidades de supresión de ruído de alto coeficiente, e é fundamentalmente melloras de ruído altamente eléctrica como EMC e EMI no automóbil, ademais, o illamento de altura deste tipo de subministración de dispositivos está relacionado coa presión de voltaxe CC do paquete de baterías a longo prazo. E o rápido cambio transitorio de alta tensión na sonda, a conexión de carga e a eliminación e a conversión DC-DC é fundamental.

Ao seleccionar este compoñente cero clave, os requisitos criticados do coche inclúen especificacións de paquete e tensión de funcionamento adecuadas, aínda que as especificacións de rendemento, como velocidade, taxa de datos e consumo de enerxía aínda son axustados, pero a EMI considérase para o cambio rápido e o cambio de alta corrente. Co fin de cumprir os estritos requisitos do ambiente de uso do coche, AVAGO ofrece varias series de produtos fotoacopladores, que se poden usar na indución de voltaxe da batería, que trae a interface de comunicación de datos e outro illamento de seguridade. Táboa 1: Varios fotocondutores axeitados para exemplos de fotoacopladores de automóbiles, o fotoacoplador ACPL-M43T de AVAGO fornece a placa de circuíto do módulo de control da interface da batería para ser separada, como membro da serie Avagor2Coupler, ACPL-M43T é un paquete compacto SO-5JEDEC de 5 pinos, axeitado para un único acoplador dixital montado en superficie.

Ademais de reforzar as capacidades de illamento, os produtos R2Coupler de Avago usan dobre liña para mellorar as conexións funcionais clave, como se mostra na Figura 2. Ademais, o fotoacoplador de selado presenta unha fiabilidade máis forte e un rango de temperatura de funcionamento máis amplo, o que supera moito o produto do fotoacoplador mediante LEDs de calidade para o consumidor. Especialmente deseñados para uso en automóbiles, os produtos de AVAGO utilizan LEDs de nivel de coche, fabricados polo sistema de calidade ISO/TS16949 e cumpren as especificacións AEC-Q100.

Figura 2: Avago usa conexión de función de chave reforzada con dous fíos cos produtos fotocondensadores ACPL-M43T. (Aspectos destacados na figura) Este dispositivo é ideal para os requisitos de batería de vehículos eléctricos. A subministración inclúe unha tensión de traballo continuada de 567 V, unha sobretensión transitoria máxima de 6000 V, unha distancia de fuga de 5 mm e unha separación eléctrica de 5 mm, etc.

Cando se introduce 10 mA na corrente, se hai unha saída lóxica de alto ou baixo nivel que teña unha perturbación instantánea de modo común de 30 kV/s, pode reducir a posibilidade de cambios noutros sistemas do coche na rede de liña de transmisión CAN.